{"id":3588,"date":"2020-10-16T05:33:19","date_gmt":"2020-10-16T05:33:19","guid":{"rendered":"http:\/\/ccvalg.pt\/astronomia\/wordpress\/?p=3588"},"modified":"2020-10-16T05:33:29","modified_gmt":"2020-10-16T05:33:29","slug":"planetas-parecidos-com-a-terra-costumam-ter-guarda-costas","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/ccvalg.pt\/astronomia\/wordpress\/2020\/10\/16\/planetas-parecidos-com-a-terra-costumam-ter-guarda-costas\/","title":{"rendered":"Planetas parecidos com a Terra costumam ter “guarda-costas”"},"content":{"rendered":"\n

Um grupo internacional de astr\u00f3nomos, liderado por Martin Schlecker do Instituto Max Planck para Astronomia, descobriu que o arranjo de planetas rochosos, gasosos e gelados nos sistemas planet\u00e1rios aparentemente n\u00e3o \u00e9 aleat\u00f3rio e depende apenas de algumas condi\u00e7\u00f5es iniciais. O estudo, a ser publicado na revista cient\u00edfica Astronomy & Astrophysics, \u00e9 baseado numa nova simula\u00e7\u00e3o que acompanha a evolu\u00e7\u00e3o dos sistemas planet\u00e1rios ao longo de v\u00e1rios milhares de milh\u00f5es de anos. Os sistemas planet\u00e1rios em torno de estrelas parecidas com o Sol, que produzem nas suas regi\u00f5es interiores super-Terras com baixo teor de \u00e1gua e g\u00e1s, formam-se muitas vezes com um planeta compar\u00e1vel ao nosso J\u00fapiter numa \u00f3rbita exterior. Estes planetas ajudam a manter objetos potencialmente perigosos longe das regi\u00f5es internas. <\/p>\n\n\n\n

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Impress\u00e3o art\u00edstica de um sistema planet\u00e1rio com duas super-Terras e um J\u00fapiter em \u00f3rbita de uma estrela parecida com o Sol. As simula\u00e7\u00f5es mostram que os discos protoplanet\u00e1rios massivos, al\u00e9m de super-Terras com pequenas quantidades de gelo e g\u00e1s, frequentemente formam um J\u00fapiter frio nas regi\u00f5es exteriores dos sistemas planet\u00e1rios.
Cr\u00e9dito: Departamento gr\u00e1fico do Instituto Max Planck para Astronomia<\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n

Os cientistas suspeitam que o planeta J\u00fapiter desempenhou um papel importante no desenvolvimento da vida na Terra, porque a sua gravidade frequentemente desvia asteroides e cometas potencialmente perigosos das suas \u00f3rbitas em dire\u00e7\u00e3o \u00e0 zona dos planetas rochosos de tal forma que reduz o n\u00famero de colis\u00f5es catastr\u00f3ficas. Esta circunst\u00e2ncia, portanto, levanta repetidamente a quest\u00e3o de saber se tal combina\u00e7\u00e3o de planetas \u00e9 bastante aleat\u00f3ria, ou se \u00e9 um resultado comum da forma\u00e7\u00e3o de sistemas planet\u00e1rios.<\/p>\n\n\n\n

Super-Terras secas e J\u00fapiteres frios<\/strong><\/p>\n\n\n\n

Cientistas do Instituto Max Planck para Astronomia em Heidelberg, Alemanha, da Universidade de Berna e da Universidade do Arizona encontraram fortes evid\u00eancias de que os planetas rochosos semelhantes \u00e0 Terra ocorrem visivelmente com frequ\u00eancia em conjunto com um planeta semelhante a J\u00fapiter que est\u00e1 numa \u00f3rbita mais larga. “Chamamos a estes gigantes gasosos J\u00fapiteres frios. Crescem longe da estrela central, onde a \u00e1gua existe sob a forma de gelo,” explica Martin Schlecker, estudante de doutoramento no Instituto Max Planck para Astronomia em Heidelberg, que liderou o estudo. Os planetas semelhantes \u00e0 Terra estudados s\u00e3o os chamados super-Terras secas, isto \u00e9, planetas rochosos maiores e mais massivos do que a Terra, que t\u00eam apenas uma fina atmosfera e quase nenhuma \u00e1gua ou gelo. Povoam o interior, ou seja, a zona temperada dos sistemas planet\u00e1rios e s\u00e3o muito parecidos com a Terra, \u00e0 exce\u00e7\u00e3o do seu tamanho. “Al\u00e9m disso, a Terra, apesar dos enormes oceanos e das regi\u00f5es polares, tem uma fra\u00e7\u00e3o de volume de \u00e1gua de apenas 0,12% do total, sendo um planeta seco”, destaca Schlecker.<\/p>\n\n\n\n

Encontrar um J\u00fapiter frio juntamente com uma super-Terra rica em gelo na regi\u00e3o interior \u00e9, portanto, quase imposs\u00edvel. Al\u00e9m disso, inv\u00f3lucros extensos e densos de g\u00e1s s\u00e3o encontrados principalmente em super-Terras massivas.<\/p>\n\n\n\n

Simula\u00e7\u00f5es fornecem informa\u00e7\u00f5es sobre processos que s\u00e3o dif\u00edceis de medir<\/strong><\/p>\n\n\n\n

Estas conclus\u00f5es s\u00e3o baseadas numa avalia\u00e7\u00e3o estat\u00edstica de novas simula\u00e7\u00f5es de 1000 sistemas planet\u00e1rios que est\u00e3o a evoluir num disco protoplanet\u00e1rio em torno de uma estrela semelhante ao Sol. Estas simula\u00e7\u00f5es s\u00e3o a mais recente conquista de uma colabora\u00e7\u00e3o de longa data entre a Universidade de Berna e o Instituto Max Planck para Astronomia com o objetivo de estudar as origens dos planetas segundo uma perspetiva te\u00f3rica. Partindo de condi\u00e7\u00f5es iniciais aleat\u00f3rias, por exemplo as massas de g\u00e1s e mat\u00e9ria s\u00f3lida, o tamanho do disco e as posi\u00e7\u00f5es das c\u00e9lulas-semente de novos planetas, os cientistas acompanharam o ciclo de vida destes sistemas ao longo de v\u00e1rios milhares de milh\u00f5es de anos. “Durante as simula\u00e7\u00f5es, os embri\u00f5es planet\u00e1rios recolheram material, cresceram para planetas, mudaram as suas \u00f3rbitas, colidiram ou foram ejetados do sistema,” descreve Christoph Mordasini, da Universidade de Berna e coautor do artigo cient\u00edfico, acerca dos processos simulados. Os sistemas planet\u00e1rios simulados eventualmente tinham planetas de diferentes tamanhos, massas e composi\u00e7\u00f5es em diferentes \u00f3rbitas em torno da estrela central.<\/p>\n\n\n\n

Hubert Klahr, chefe do grupo de trabalho sobre a teoria de forma\u00e7\u00e3o planet\u00e1ria do Instituto Max Planck para Astronomia, explica: “Estas simula\u00e7\u00f5es apoiam a investiga\u00e7\u00e3o de sistemas exoplanet\u00e1rios, j\u00e1 que planetas como os J\u00fapiteres frios requerem muito tempo para orbitar a sua estrela-m\u00e3e em \u00f3rbitas largas”. Isto torna dif\u00edcil encontr\u00e1-los por meio de observa\u00e7\u00e3o, de modo que a busca por exoplanetas n\u00e3o reflete de forma realista a composi\u00e7\u00e3o real dos sistemas planet\u00e1rios. \u00c9 mais prov\u00e1vel que os astr\u00f3nomos encontrem planetas de grande massa em \u00f3rbitas pr\u00f3ximas em torno de estrelas de baixa massa. “As simula\u00e7\u00f5es, por outro lado, s\u00e3o, em princ\u00edpio, independentes destas limita\u00e7\u00f5es,” acrescenta Klahr.<\/p>\n\n\n\n

Observa\u00e7\u00f5es e simula\u00e7\u00f5es n\u00e3o correspondem<\/strong><\/p>\n\n\n\n

“N\u00f3s quer\u00edamos verificar uma descoberta surpreendente ap\u00f3s as observa\u00e7\u00f5es feitas nos \u00faltimos anos de que os sistemas planet\u00e1rios com um J\u00fapiter frio quase sempre cont\u00eam uma super-Terra”, diz Schlecker. Por outro lado, cerca de 30% de todos os sistemas planet\u00e1rios nos quais as super-Terras se formam tamb\u00e9m parecem ter um J\u00fapiter frio. Seria plaus\u00edvel esperar que os planetas massivos s\u00e3o mais propensos a perturbar os sistemas planet\u00e1rios durante a sua forma\u00e7\u00e3o de tal forma que a forma\u00e7\u00e3o de outros planetas saia prejudicada. No entanto, estes J\u00fapiteres frios parecem estar suficientemente distantes do interior, de modo que a sua influ\u00eancia no desenvolvimento parece ser bastante pequena.<\/p>\n\n\n\n

No entanto, a avalia\u00e7\u00e3o dos sistemas planet\u00e1rios simulados n\u00e3o p\u00f4de confirmar esta tend\u00eancia. Apenas um-ter\u00e7o de todos os J\u00fapiteres frios estava acompanhado por pelo menos uma super-Terra. Em adi\u00e7\u00e3o, os astr\u00f3nomos encontraram um J\u00fapiter frio em apenas 10% de todos os sistemas planet\u00e1rios sint\u00e9ticos com super-Terras. Assim, as simula\u00e7\u00f5es mostram que as super-Terras e os J\u00fapiteres frios s\u00e3o apenas um pouco mais prov\u00e1veis de ocorrerem juntos num sistema planet\u00e1rio do que se aparecessem sozinhos. Os cientistas atribuem este resultado a v\u00e1rios motivos.<\/p>\n\n\n\n

Uma explica\u00e7\u00e3o tem a ver com o ritmo a que os planetas gasosos gradualmente migram para dentro. A teoria da forma\u00e7\u00e3o planet\u00e1ria parece prever ritmos mais altos do que o observado, levando a uma maior acumula\u00e7\u00e3o de gigantes gasosos nas \u00f3rbitas interm\u00e9dias de dist\u00e2ncia. Nas simula\u00e7\u00f5es, estes “J\u00fapiteres amenos” interferem com as \u00f3rbitas interiores e fazem com que mais super-Terras sejam ejetadas ou mesmo colidam em colis\u00f5es gigantescas. Com uma tend\u00eancia um pouco inferior \u00e0 dos planetas gasosos simulados migrarem, permaneceriam mais das super-Terras, o que seria mais compat\u00edvel com as observa\u00e7\u00f5es.<\/p>\n\n\n\n

Simula\u00e7\u00f5es preveem descobertas futuras<\/strong><\/p>\n\n\n\n

Atualmente, as observa\u00e7\u00f5es apenas distinguem aproximadamente entre os diferentes tipos de super-Terras, porque a sua caracteriza\u00e7\u00e3o exata exigiria medi\u00e7\u00f5es precisas que dificilmente s\u00e3o poss\u00edveis com os instrumentos de hoje. No entanto, nas simula\u00e7\u00f5es do grupo de Berna-Heidelberg, isto \u00e9 alcan\u00e7ado tra\u00e7ando o caminho de um planeta dentro do disco protoplanet\u00e1rio e dos seus encontros com outros planetas. “Descobrimos um excesso significativo de sistemas planet\u00e1rios contendo um J\u00fapiter frio e pelo menos uma super-Terra seca, isto \u00e9, com pouca \u00e1gua ou gelo, e no m\u00e1ximo uma fina atmosfera,” observa Schlecker. Uma compara\u00e7\u00e3o com dados observacionais \u00e9 dif\u00edcil, porque dos aproximadamente 3200 sistemas planet\u00e1rios conhecidos at\u00e9 \u00e0 data, apenas 24 foram comprovados como compar\u00e1veis a tal constela\u00e7\u00e3o (termo utilizado no sentido figurado). No entanto, os resultados dispon\u00edveis est\u00e3o de acordo. Por outro lado, dificilmente existem sistemas planet\u00e1rios onde super-Terras com uma alta propor\u00e7\u00e3o de gelo e um J\u00fapiter frio podem ser encontrados simultaneamente.<\/p>\n\n\n\n

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Diagrama esquem\u00e1tico dos cen\u00e1rios de como, segundo as simula\u00e7\u00f5es analisadas, as super-Terras geladas (a) ou as super-Terras rochosas (pobres em gelo) se formam juntamente com um J\u00fapiter frio (b). A massa do disco protoplanet\u00e1rio determina o resultado.
Cr\u00e9dito: Schlecker et al.\/Instituto Max Planck para Astronomia <\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n

Com base nestes achados, os astr\u00f3nomos deste estudo desenvolveram um cen\u00e1rio que poderia explicar a forma\u00e7\u00e3o destes tipos bastante diferentes de sistemas planet\u00e1rios. Como as simula\u00e7\u00f5es mostram, a constela\u00e7\u00e3o final \u00e9 determinada principalmente pela massa do disco protoplanet\u00e1rio, ou seja, a quantidade de material dispon\u00edvel para a acre\u00e7\u00e3o de planetas.<\/p>\n\n\n\n

Em discos com massa m\u00e9dia, n\u00e3o h\u00e1 material suficiente para a regi\u00e3o interior, mais quente, produzir super-Terras. Ao mesmo tempo, a quantidade \u00e9 tamb\u00e9m muito pequena nas regi\u00f5es exteriores para l\u00e1 da “linha de neve”, onde a \u00e1gua est\u00e1 presente na forma gelada e a propor\u00e7\u00e3o de peda\u00e7os de gelo \u00e9 bastante grande, para formar planetas massivos como J\u00fapiter. Em vez disso, o material a\u00ed condensa-se em super-Terras com uma alta propor\u00e7\u00e3o de gelo e com um inv\u00f3lucro gasoso possivelmente estendido. Estas super-Terras gradualmente migram para dentro. Em contraste, h\u00e1 material suficiente nos discos massivos para formar planetas rochosos semelhantes \u00e0 Terra a dist\u00e2ncias moderadas da estrela central e para formar planetas gigantes frios para l\u00e1 da “linha de neve”. Estes planetas rochosos s\u00e3o pobres em gelo e g\u00e1s. Fora da \u00f3rbita do J\u00fapiter frio, podem formar-se super-Terras ricas em gelo, mas a sua migra\u00e7\u00e3o na dire\u00e7\u00e3o radial \u00e9 limitada pela influ\u00eancia do gigante gasoso. Portanto, n\u00e3o podem entrar na zona interior quente.<\/p>\n\n\n\n

A verifica\u00e7\u00e3o da previs\u00e3o s\u00f3 ser\u00e1 poss\u00edvel dentro de alguns anos<\/strong><\/p>\n\n\n\n

No entanto, s\u00f3 ser\u00e1 poss\u00edvel verificar este conceito com telesc\u00f3pios poderosos como o ELT (Extremely Large Telescope) do ESO ou com o JWST (James Webb Space Telescope). Espera-se que ambos estejam operacionais nesta d\u00e9cada. “As previs\u00f5es te\u00f3ricas devem ser capazes de falhar diante da experi\u00eancia emp\u00edrica,” exige Schlecker. “Com os instrumentos de pr\u00f3xima gera\u00e7\u00e3o, que ser\u00e3o implantados, seremos capazes de testar se o nosso modelo aguenta ou se temos que voltar atr\u00e1s.”<\/p>\n\n\n\n

Em princ\u00edpio, este resultado tamb\u00e9m pode aplicar-se a planetas rochosos secos, que t\u00eam mais ou menos o tamanho e a massa da Terra. Portanto, pode n\u00e3o ser uma coincid\u00eancia que o Sistema Solar contenha um planeta como J\u00fapiter e tamb\u00e9m a Terra. No entanto, os dispositivos de medi\u00e7\u00e3o dispon\u00edveis hoje n\u00e3o s\u00e3o sens\u00edveis o suficiente para detetar de forma eficaz g\u00e9meos da Terra em grande n\u00famero por meio de observa\u00e7\u00f5es. Por esta raz\u00e3o, os astr\u00f3nomos atualmente ainda devem limitar-se ao estudo dos hom\u00f3logos massivos da Terra. Somente com o ELT e com o JWST podemos esperar progressos nesta dire\u00e7\u00e3o.<\/p>\n\n\n\n

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